Transmitir datos a través de bobinas de carga inductiva (o aumentar la fuente de alimentación RFID / NFC)

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Sé que los datos pueden enviarse a través de líneas eléctricas a través de varios tipos diferentes de modulación, es decir, según mis conocimientos.

Tengo un pequeño D.I.Y. Proyecto (un juego de mesa) que requiere algún tipo de transferencia de datos inalámbrica.

El rango es insignificante, dependiendo de la implementación será de un máximo de 2 cm o 30 cm.

El problema no es solo que tengo que transmitir datos a las piezas (esto se lograría simplemente con algunos transceptores de RF nrf24l01 + de lo contrario), sino que los datos deben modificarse en función de la ubicación de las piezas en la placa.

Tengo la intención de alimentar las piezas a través de bucles de carga inductivos. Pero debido a la cantidad de energía requerida en las piezas (5v, ~ 150mA (24 LED RGB direccionables individualmente que funcionan con una intensidad baja y un ATTiny)), no quedará mucho espacio para las etiquetas NFC / RFID o posiblemente un IR transmisor.

Como solo necesito enviar un par de bytes de datos a la vez, pensé que podría usar un módulo NFC / RFID y aumentar de alguna manera la potencia que induce.

O más probablemente, para usar la inducción podría planear alimentar las piezas y enviar los datos al mismo tiempo (y en la misma dirección que la potencia) con alguna forma de modulación.

Mi conocimiento de los circuitos y este tipo de cosas es extremadamente deficiente, pero estoy dispuesto a probar cosas.

¿Hay alguno de los chips de estante o circuitos de bajo conteo de componentes que harán esto?

Esto me llamó la atención, pero no tengo ni idea de si funcionaría una vez que las bobinas de inducción convirtieran la señal de 5 V CC ahora modulada a CA y la rectificaran de nuevo a CC en el extremo receptor. Además, no estoy seguro de si los circuitos de recepción serían significativamente diferentes o si simplemente se hubieran invertido.

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Si su tasa de datos es baja, una posible solución muy simple es enviar los datos en serie modulando y apagando el transmisor de potencia. Necesitará tener un condensador en el receptor que sea lo suficientemente grande como para aguantar la operación del receptor durante la duración del bit de "apagado" más largo, pero puede elegir el tiempo que debe durar para que sea relativamente corto. (en el orden de milisegundos funcionaría si la frecuencia de su operador es de 125 KHz). También puede elegir el espaciado entre los bits para garantizar que el ciclo de trabajo sea lo suficientemente alto como para alimentar al receptor de manera continua, incluso cuando se envían muchos bits de apagado.

El circuito receptor de datos / energía podría ser tan simple como ...

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Hay muchas estrategias para detectar los bits entrantes en la MCU, promediando muchas muestras a lo largo del tiempo en el orden del tamaño de los 0 bits (que debería ser muy largo en comparación con los intervalos de tiempo de la frecuencia portadora).

Notas:

  1. Para un diseño robusto, probablemente querrá algún tipo de regulación de voltaje justo después del rectificador, o puede ser muy cuidadoso con la geometría y la alineación de la bobina para que nunca pueda tener un exceso de voltaje.

  2. Si sus requisitos de energía son grandes, puede usar la rectificación de onda completa para duplicar la potencia de salida al costo de 2 diodos más.

  3. Para un código más simple, es posible que desee implementar un protocolo en serie con símbolos de 2 bits, por lo que un solo "parpadeo" podría significar un bit de 1 bit y un "parpadeo" de apagado seguido de otro un tiempo específico más tarde. un 0 bit. Esto podría hacer que la descodificación del flujo sea tan simple como "esperar un parpadeo, luego demorar 1 período, luego mirar el nivel de datos para obtener el bit recibido".

  4. Dependiendo de las frecuencias, tamaños de bobina, geometría y diseño del transmisor, es posible que desee agregar un capacitor en paralelo con el bucle del receptor para ponerlo en resonancia para una mejor eficiencia.

  5. Si está en negrita, puede considerar transferencia de potencia capacitiva ! Puede ser más simple y más barato dependiendo de su diseño (especialmente bueno si tiene piezas que son altas en relación con el tamaño de la base y potencialmente menos sensibles a la alineación que las bobinas, por lo que no es necesario que las piezas estén tan cuidadosamente alineadas).

respondido por el bigjosh

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